JP3948858B2 - 二酸化炭素消火設備 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消火ガスとして二酸化炭素を用いる消火設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の消火設備として、水や泡を用いないクリーンな消火設備として、ガス消火設備が利用されている。
【０００３】
このようなガス消火設備は、例えば不活性ガスを用いて窒息作用により消火活動を行うものであるが、水損などの損害を発生しないというメリットの逆に、目に見えないので放出されているかどうかの判断がつきにくいという不具合があり、通常、放出の前に音声にて退出を呼び掛けるとともに、放出中は警報音を鳴動し続けることによって、二次的な事故の防止を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなガス消火設備は、消火区画の密封度が高くなるように設定されているが、不活性ガスとしての二酸化炭素を用いる場合には、消火区画の容積に対して約３５容量％という大量の二酸化炭素を約６０秒で一気に放出することになる。そのため、消火区画内の圧力は一気に高くなり、必要以上に隣接する区画に漏れ出すという不具合が考えられる。
【０００５】
とくに、この二酸化炭素は、人体に対して約２％程度の濃度で催眠作用を与え、ガスとしての重みから床面に溜まるので、人が倒れたときにはさらに高い濃度の中へ晒されることとなり、稀な事象の積み重なりによって非常に危険な状態が引き起こされないとも限らない。警報の発せられる消火区画は、システムとして危険な状態であることを示すことが義務づけられるが、その消火区画に隣接する区画において、二酸化炭素が漏れ出していても、注意を喚起することができず、消火のためなど作業員が近づくときに、不意の事故に見まわれる可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、消火区画に隣接する区画での安全を図ること、および、二酸化炭素による事故を防止することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の点に鑑み、この発明は、消火区画に対して二酸化炭素を放出する消火設備において、該消火区画に隣接する区画に二酸化炭素センサを設置して、該二酸化炭素センサは、前記消火区画と前記隣接する区画との間の漏洩部分に対向する壁面の約２５センチから約７５センチまでの高さに設置されて、前記二酸化炭素センサが所定濃度の二酸化炭素を検出するときに二酸化炭素の漏出を警報する漏出警報手段が設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
したがって、消火区画に隣接する区画に二酸化炭素が漏れ出していても、消火のためなど作業員が近づくときに、注意を喚起して不意の事故に見まわれることを防止することができる。
【００１０】
そして、二酸化炭素は、その比重から低い位置に溜まるとともに、ドアのような漏洩部分から漏れ出した二酸化炭素は、直進して正面の壁に衝突して壁面に沿って水平に広がることから、漏洩部分に対向する壁面に二酸化炭素センサを設置することで、早期に確実に二酸化炭素を検出することができる。
【００１１】
さらに、これらの発明において、二酸化炭素センサは、光音響式あるいは非分散型赤外線方式を用いており、これらの方式は、固体電解質方式や光波干渉方式などと比べて選択性が高く、干渉ガスの影響を受けない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図１により説明する。図１は二酸化炭素消火設備のシステムを概略的に表したものであり、二酸化炭素は、消火区画Ａのみを対象としており、その隣接する区画Ｂについては、詳細に示さないがスプリンクラ消火設備など、別の消火設備が設置される。
【００１３】
消火区画Ａにおいて、天井面には、熱や炎等により火災を検出する火災感知器１１、１２とともに、ガス放出ヘッド２１、２２が設けられている。火災感知器１１、１２は、信号線１３を介して制御盤（受信機）１４に接続されており、火災検出時には、火災信号を制御盤１４に送出する。また、ヘッド２１、２２へは選択弁２３を介して配管２５により複数のボンベ２６に接続され、これらのボンベ２６内には必要量の二酸化炭素が充填されている。また、２７は各ボンベ２６を開放させるための加圧ボンベ、２８は配管２５内に予想外の圧力が発生するときにその圧力を逃がすための安全装置である。
【００１４】
消火区画Ａと隣接する区画Ｂとの間には、ドア３１があるとともに、消火区画Ａ内に二酸化炭素を放出したことを表示する充満表示装置３２が区画Ｂ内のドア３１近傍壁面に設置されている。また、区画Ｂのドア３１に対向する壁面に二酸化炭素センサ３３が設置されている。
【００１５】
このようなシステムにおいて、消火区画Ａ内に火災が発生するときに、まず火災感知器１１、１２のいずれかが火災を検出して、制御盤１４へ火災信号を出力する。制御盤１４では、安全のため誤報を排除するように、この１報目の火災信号は待機する。そして、火災信号を発していない別の火災感知器１２、１１からも火災信号が発せられ２報目の火災信号を受けたときに、制御盤１４は起動する。ここで、詳細に示さないが、消火区画Ａには手動起動装置を設けられ、人がいる場合には、手動で制御盤１４を起動することが可能とされている。
【００１６】
起動された制御盤１４は、消火区画Ａに対して図示しないスピーカから退避アナウンスを行うとともに、図示しない空調等の換気機器を停止させ、複数の選択弁２３、２４のうちの必要な選択弁２３を開放する信号を出力するとともに、起動のための加圧ボンベ２７を開放する信号を出力する。
【００１７】
開放する信号を受けた加圧ボンベ２７は、窒素ガスによる高圧を各ボンベ２６に供給して一斉に開放させる。開放させられた各ボンベ２６からはそれぞれ二酸化炭素が放出され、選択弁２３および配管２５を介してヘッド２１、２２から消火区画Ａ内へ散布放出される。このときに、放出される二酸化炭素は、消火区画Ａの容積の約３５％を約６０秒のうちに放出されなければならない。そして、消火区画Ａ内の酸素濃度は約１３％に低下し、窒息作用により火災は鎮火されることとなる。
【００１８】
このように、消火区画Ａ内は、二酸化炭素が一気に放出されることから高圧となり、区画Ａから外へ内圧が逃げ出し、とくに、隣接する区画Ｂへはドア３１のすき間から集中的に漏出する可能性がある。ここで、ガス消火設備を利用するときのドア３１には密封度の高いものが選択されるが、完全密封が困難なこと、および何らかの不備ですき間が空く可能性があることから、二酸化炭素漏出の危険を伴ってしまう。
【００１９】
そして、事故的に消火区画Ａ内の二酸化炭素が隣接する区画Ｂに漏出するときには、区画Ｂのドア３１に対向する壁面の床から約５０センチの高さに二酸化炭素センサ３３が設置されていて、その二酸化炭素センサ３３が漏出した二酸化炭素を検出して警報を発することになる。このセンサ３３による警報は、二酸化炭素濃度約１．５％を基準として、センサ３３自体から警報音（または音声）を鳴動させればよいが、信号線を介して制御盤１４に信号出力して制御盤１４から充満表示装置３２を利用して二酸化炭素漏出の警報表示を行う。さらに、非常放送設備やその他警報設備を利用できることはもちろんである。その結果、二酸化炭素の放出対象となっている消火区画Ａ以外の隣接する区画Ｂへの立ち入りが危険であることを報知することができ、作業員の予期せぬ危険を回避することが可能となる。なお、この警報の基準値約１．５％については、作業環境として二酸化炭素が人体に何らかの影響を与える可能性が約１％で、約２％になると眠気を催すとされるところから選択されている。
【００２０】
この二酸化炭素センサ３３は、検出原理として光音響方式や非分散型赤外線方式などを用いることができ、これらの方式は、その他の固体電解質方式や光波干渉方式などと比べて選択性が高く、干渉ガスの影響を受けない。この光音響方式の検出原理は、気体に赤外線を照射するときに特定の波長（二酸化炭素は約４．３マイクロメートル）に吸収が起こり気体分子の内部エネルギーが増加して密封容器内において圧力上昇として測定される。これを利用して、赤外線光源を一定周期で点滅させ、微小圧力変化をマイクロフォンで測定し、この出力はガス濃度に比例するので、ガス濃度を測定することができる。また、非分散型赤外線方式も特定の波長における吸収量を焦電素子などのセンサを用いて測定するものであり、この吸収量からガス濃度を測定するものである。
【００２１】
さらに、このような二酸化炭素センサ３３の設置位置についての実験結果を図２に示す。実験条件として、まず二酸化炭素放出区画および漏洩区画として幅３．６ｍ×奥行き３．６ｍ×高さ２．３ｍの隣接する区画を用意して、二酸化炭素４５キログラムを約３分で放出したときの隣接する区画への漏出具合を実験した。なお、放出区画の天井面には、過度の圧力上昇を防止するために避圧口を設けるとともに、放出区画と漏洩区画との壁面の下部に漏洩開口を設けた。この漏洩開口は、実験１では２５平方センチ、実験２では１０平方センチとした。さらに漏洩区画の漏洩開口を向いて右側の側壁に対して二酸化炭素センサを床面から２５センチ、５０センチおよび７５センチの位置に計３つ、吸引式の濃度測定器とともに設置した。
【００２２】
そして、図２には、横軸に設置高さを、縦軸に時間をとして、設置高さごとの警報に達するまでの漏洩開始からのセンサ発報時間を表した。その結果、発報時間は、設置高さが高いほど遅くなっている。センサの発報時にその高さでの二酸化炭素濃度は、詳細に示さないが濃度測定器により約１．５％前後を示した。これは、吸引式の測定器に対してセンサがポンプを有しない拡散式であるため多少の差がでると考えられる。また、図２には現れていないが、これらの実験から、高さ５０センチや７５センチのセンサが動作する時点では、２５センチの位置では１０％の濃度に達しており、高い目の位置に比べて低い位置は危険な状態となりやすいことが明らかになった。そして、二酸化炭素ガスは漏洩区画の低いところに滞留し（約２５センチ）床面から高さ５０センチ付近を境にして、より高いところでの濃度上昇には非常に時間がかかることが判明した。標準的な扉として１８０×９０センチ１枚で周囲１ミリのすき間を想定すると、約５０平方センチの開口に同程度であり、それよりも密封度の高い場合の二酸化炭素の漏洩に近く、現実に近い結果であると考えることができる。
【００２３】
また、詳細に示さない別途実験では、漏出してくる二酸化炭素ガスは、直進して正面の壁に衝突して左右の水平方向に拡がりそのまま四方の壁面を伝わって拡がっていくことが判明した。これは二酸化炭素ガスの重みとともに、放出に基づく低下したガスの温度と漏洩区画との温度差によるものと考えられる。
【００２４】
これらのような実験を総合すると、二酸化炭素センサの設置位置は、想定される漏洩部分に対向する壁面の床面から２５センチから７５センチ程度の高さ、とくに約５０センチの高さが好ましいことがわかった。
【００２５】
また、上記の一実施形態は、二酸化炭素消火設備を簡略化して示しており、実際には、多数の区画や各種安全装置の利用など、もっと複雑な設備等に応用できることはもちろんであり、表示や音響等の警報する機器についても実際の設備で利用できるものに応用すればよい。そして、センサ３３を複数設ける場合には、アドレス付与などの手段を高じて発報とともにその場所を特定して必要な場所に警報を行う必要がある。同様の危険は、放出区画Ａに直接隣り合う区画でなくても存在し、放出区画と地下ケーブルトンネル、洞道、ダクトなどで結合されている区画で、漏出の危険のある区画を対象とすることができる。
【００２６】
以上のように、この発明は、消火区画Ａに対して二酸化炭素を放出する消火設備において、消火区画Ａに隣接する区画Ｂに二酸化炭素センサ３３を設置して、二酸化炭素センサ３３は、消火区画Ａと隣接する区画Ｂとの間の漏洩部分としてのドア３１に対向する壁面に設置されて、二酸化炭素センサ３３が所定濃度の二酸化炭素を検出するときに二酸化炭素の漏出を警報する漏出警報手段（表示装置３３など）が設けられているので、消火区画Ａに隣接する区画Ｂに二酸化炭素が漏れ出していても、注意を喚起して作業者が不意の事故に見まわれることを防止できる効果がある。
そして、二酸化炭素は、その比重から低い位置に溜まるとともに、ドア３１から漏れ出した二酸化炭素は、直進して正面の壁に衝突して壁面に沿って水平に広がることから、ドア３１に対向する壁面に二酸化炭素センサ３３を設置することで、早期に確実に二酸化炭素を検出することができる。
【００２７】
また、この発明において、二酸化炭素センサ３３が壁面の約２５センチから約７５センチまでの高さ、とくに約５０センチの高さに設けられ、ドア３１から漏れ出した二酸化炭素は、その比重から低い位置に溜まるとともに、直進して正面の壁に衝突して壁面に沿って水平に広がることから、壁面の所定の高さに二酸化炭素センサ３３を設置することで、早期に確実に二酸化炭素を検出することができる。
さらに、二酸化炭素センサ３３は、光音響式あるいは非分散型赤外線方式を用いており、これらの方式は、固体電解質方式や光波干渉方式などと比べて選択性が高く、干渉ガスの影響を受けない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシステムを表す概略図。
【図２】実験結果を示すグラフ。
【符号の説明】
３２ 表示装置
３３ 二酸化炭素センサ
Ａ 消火区画
Ｂ 隣接する区画

Claims (2)

1. 消火区画に対して二酸化炭素を放出する消火設備において、該消火区画に隣接する区画に二酸化炭素センサを設置して、該二酸化炭素センサは、前記消火区画と前記隣接する区画との間の漏洩部分に対向する壁面の約２５センチから約７５センチまでの高さに設置されて、前記二酸化炭素センサが所定濃度の二酸化炭素を検出するときに二酸化炭素の漏出を警報する漏出警報手段が設けられていることを特徴とする二酸化炭素消火設備。
2. 二酸化炭素センサは、光音響式あるいは非分散型赤外線方式を用いている請求項１の二酸化炭素消火設備。

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